CN110668978A - 双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置。该双磺酸酯化合物具有
Figure DDA0002211645030000011
结构，将其作为添加剂应用到储能装置中，使得储能装置的负极表面能够形成稳定的SEI膜，可以抑制电解液中溶剂的分解。由于负极表面能够形成稳定的SEI膜，所以低温下的锂离子嵌入与脱嵌变得顺畅，因此能够提升储能装置的低温性能。另一方面，双磺酸酯化合物中的磺酸酯基团可与过渡金属离子配位而形成络合物，使得正极表面钝化，抑制正极金属离子的溶出，同时降低高氧化态的活性物质对溶剂的分解作用，从而可提高储能装置在高温条件下的电化学性能。在储能装置中，双磺酸酯化合物能够抑制直流内阻的增加，从而能改善储能装置的高温性能和低温性能。

Description

双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置
技术领域
本发明涉及电解液技术领域，尤其是涉及一种双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置。
背景技术
锂离子电池因其具有能量密度高、充电效率高、循环寿命长等优点，被广泛应用与动力、储能、航天、数码等领域。随着技术的不断进步，消费者对电池的性能提出了更高的要求，除了希望电池在常温下具有良好的性能之外，还希望电池能够在高温条件和低温条件下仍然具有良好的性能。目前为了改善电池的高温性能，一般会选择沸点较高的溶剂来制备电解液；为了改善电池的低温性能，则会选择熔点较低的溶剂来制备电解液。这样的方法能够在一定程度上改善电池的高温性能或低温性能，但是随着电池使用范围的不断拓宽，这样无法兼顾高温性能和低温性能的方法不能满足电池的使用要求。
发明内容
基于此，有必要提供一种双磺酸酯化合物及其制备方法以及电解液和储能装置，该双磺酸酯化合物应用到电解液能够兼顾储能装置的高温性能和低温性能。
一种双磺酸酯化合物，具有通式(Ⅰ)所示的结构：
Figure BDA0002211645010000021
其中，R1选自碳原子个数为1～6的链状烷基、三元环烷基、四元环烷基、五元环烷基、六元环烷基、苯基、甲苯基、五元杂环基团或六元杂环基团；R2、R3独立的选自氢原子、卤原子、碳原子个数为1～6的烷基或碳原子个数为1～6的卤代烷基。
在其中一个实施例中，R1为三元环烷基、四元环烷基、五元环烷基、六元环烷基、苯基、五元杂环基团或六元杂环基团，与
Figure BDA0002211645010000023
为邻位、间位或对位。
在其中一个实施例中，R1选自亚甲基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、苯基、呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶或哒嗪。
在其中一个实施例中，R2、R3独立的选自氢原子、氟原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、异己基、氟代甲基、氟代乙基、氟代丙基、氟代丁基、氟代戊基、氟代己基、氟代异丙基、氟代异丁基、氟代仲丁基、氟代叔丁基、氟代异戊基或氟代异己基。
在其中一个实施例中，R2、R3独立的选自三氟甲基、三氟乙基、三氟丙基、三氟丁基、三氟戊基、三氟己基、三氟异丙基、三氟异丁基、三氟仲丁基、三氟叔丁基、三氟异戊基或三氟异己基。
一种上述任一实施例中所述的双磺酸酯化合物的制备方法，包括如下步骤：
在保护气体氛围下，将具有通式Ⅱ的双羟基化合物、具有通式Ⅲ的第一磺酰卤化物以及具有通式Ⅳ的第二磺酰卤化物在加有碱的溶剂中反应，
HO-R1-OH (Ⅱ)
Figure BDA0002211645010000031
其中，X1、X2独立的选自卤原子；反应温度为-50℃～100℃；反应时间为0.1h～24h。
在其中一个实施例中，所述第一磺酰卤化物与所述第二磺酰卤化物的物质的量之和与所述双羟基化合物的物质的量的比例为(0.5～5)：1；所述第一磺酰卤化物与所述第二磺酰卤化物的物质的量之和与所述碱的物质的量的比例为1：(0.5～3)。
在其中一个实施例中，所述碱为氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钙、吡啶、吡咯、咪唑、三甲胺及三乙胺中的一种或几种；和/或，
所述溶剂为甲苯、二氯乙烷、乙腈、二甲基亚砜及丙酮中的一种或几种。
一种电解液，包括电解质、溶剂以及添加剂，所述添加剂为上述任一实施例中所述的双磺酸酯化合物。
在其中一个实施例中，所述电解质占所述电解液的重量的5％～20％。
在其中一个实施例中，所述添加剂占所述电解液的重量的0.01％～10％。
在其中一个实施例中，所述电解质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂及双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述溶剂包括环型溶剂以及线型溶剂。
在其中一个实施例中，所述环型溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙酸苯酯、1，4-丁基磺酸内酯及3，3，3-三氟碳酸丙烯酯中的一种或几种；所述线型溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸丙酯、1，1，2，2-四氟乙基-2，2，3，3-四氟丙基醚、2，2-二氟乙基乙酸酯、2，2-二氟乙基丙酸酯及2，2-二氟乙基碳酸甲酯中的一种或几种。
一种储能装置，所述储能装置的电解液中的添加剂为上述任一实施例中所述的双磺酸酯化合物。
在其中一个实施例中，所述储能装置为锂离子电池或超级电容器。
上述双磺酸酯化合物作为添加剂应用到储能装置中，双磺酸酯化合物分解，使得储能装置的负极表面能够形成稳定的SEI膜，可以抑制电解液中溶剂的分解。由于负极表面能够形成稳定的SEI膜，所以低温下的锂离子嵌入与脱嵌变得顺畅，因此能够提升储能装置的低温性能。另一方面，双磺酸酯化合物中的磺酸酯基团可与过渡金属离子配位而形成络合物，使得正极表面钝化，抑制正极金属离子的溶出，同时降低高氧化态的活性物质对溶剂的分解作用，从而可提高储能装置在高温条件下的电化学性能。在储能装置中，双磺酸酯化合物能够抑制直流内阻的增加，从而能改善储能装置的高温性能和低温性能。
上述双磺酸酯化合物的制备方法，通过双羟基化合物和磺酰卤化物通过酯化反应得到，反应条件温和，制备方法简单。
上述储能装置的电解液中的添加剂为上述双磺酸酯化合物，由于双磺酸酯化合物的作用，储能装置负极表面能形成稳定的SEI膜，正极表面钝化，并且双磺酸酯化合物能够抑制直流内阻的增加，从而使得上述储能装置具有良好的高温性能和低温性能。
附图说明
图1为实施例3中双磺酸酯化合物的核磁共振氟谱图。
图2为实施例3中双磺酸酯化合物的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例提供了一种双磺酸酯化合物，具有通式(Ⅰ)所示的结构：
Figure BDA0002211645010000051
其中，R1选自碳原子个数为1～6的链状烷基、三元环烷基、四元环烷基、五元环烷基、六元环烷基、苯基、甲苯基、五元杂环基团或六元杂环基团；R2、R3独立的选自氢原子、卤原子、碳原子个数为1～6的烷基或碳原子个数为1～6的卤代烷基。
本实施例双磺酸酯化合物作为添加剂应用到储能装置中，双磺酸酯化合物分解，使得储能装置的负极表面能够形成稳定的SEI膜，可以抑制电解液中溶剂的分解。由于负极表面能够形成稳定的SEI膜，所以低温下的锂离子嵌入与脱嵌变得顺畅，因此能够提升储能装置的低温性能。另一方面，双磺酸酯化合物中的磺酸酯基团可与过渡金属离子配位而形成络合物，使得正极表面钝化，抑制正极金属离子的溶出，同时降低高氧化态的活性物质对溶剂的分解作用，从而可提高储能装置在高温条件下的电化学性能。在储能装置中，双磺酸酯化合物能够抑制直流内阻的增加，从而能改善储能装置的高温性能和低温性能。
在一个具体的示例中，R1为三元环烷基、四元环烷基、五元环烷基、六元环烷基、苯基、五元杂环基团或六元杂环基团，
Figure BDA0002211645010000061
与为邻位、间位或对位。
在一个具体的示例中，R1选自亚甲基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、苯基、呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶或哒嗪。
在一个具体的示例中，R2、R3独立的选自氢原子、氟原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、异己基、氟代甲基、氟代乙基、氟代丙基、氟代丁基、氟代戊基、氟代己基、氟代异丙基、氟代异丁基、氟代仲丁基、氟代叔丁基、氟代异戊基或氟代异己基。
优选地，R2、R3中含有氟原子。含有氟原子的R2、R3组成的双磺酸酯化合物在储能装置中能够形成稳定的柔性的SEI，更有利于提高储能装置的高温性能和低温性能。
在一个具体的示例中，R2、R3独立的选自三氟甲基、三氟乙基、三氟丙基、三氟丁基、三氟戊基、三氟己基、三氟异丙基、三氟异丁基、三氟仲丁基、三氟叔丁基、三氟异戊基或三氟异己基。
本发明一实施例提供了一种上述双磺酸酯化合物的制备方法，包括如下步骤：
在保护气体氛围下，将具有通式Ⅱ的双羟基化合物、具有通式Ⅲ的第一磺酰卤化物以及具有通式Ⅳ的第二磺酰卤化物在加有碱的溶剂中反应，
HO-R1-OH (Ⅱ)
Figure BDA0002211645010000071
其中，X1、X2独立的选自卤原子；反应温度为-50℃～100℃；反应时间为0.1h～24h。
在一个具体的示例中，保护气体氛围为氮气保护氛围。可以理解的是，保护气体氛围还可以为惰性气体保护氛围。
优选地，反应温度为-20℃～60℃。反应温度过低，反应物的反应活性较低，反应所需的时间长；反应温度过高，副反应程度会加大甚至会出现产物分解的情况。当反应温度为-20℃～60℃时，反应物活性较大，并且副反应程度低，有利于提高反应速率和反应产率。
优选地，反应时间为0.5h～10h。反应时间过短则会有反应物残留，反应不够充分，反应产率低；反应时间过长则副反应程度会加大甚至会出现产物分解的情况。在实际生产过程中，可以根据反应的规模和反应温度来选取合适的反应时间。
在一个具体的示例中，第一磺酰卤化物与第二磺酰卤化物的物质的量之和与双羟基化合物的物质的量的比例为(0.5～5)：1；第一磺酰卤化物与第二磺酰卤化物的物质的量之和与碱的物质的量的比例为1：(0.5～3)。
优选地，第一磺酰卤化物与第二磺酰卤化物的物质的量之和与双羟基化合物的物质的量的比例为(0.9～2.3)：1；第一磺酰卤化物与第二磺酰卤化物的物质的量之和与碱的物质的量的比例为1：(0.9～1.3)。
在一个具体的示例中，碱为氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钙、吡啶、吡咯、咪唑、三甲胺及三乙胺中的一种或几种；和/或，
溶剂为甲苯、二氯乙烷、乙腈、二甲基亚砜及丙酮中的一种或几种。
本发明一实施例提供了一种电解液，包括电解质、溶剂以及添加剂，添加剂为上述双磺酸酯化合物。
在一个具体的示例中，电解质占电解液的重量的5％～20％。电解质占电解液的重量的5％～20％，正负离子具有较高的传输速率，能够提高储能装置的电化学性能。优选地，电解质占电解液的重量的10％～18％。
在一个具体的示例中，添加剂占电解液的重量的0.01％～10％。添加剂含量太低则对储能装置的高低温性能的改善效果欠佳；添加剂含量过高(添加剂占电解液的重量超过10％)会导致形成的SEI膜过厚，在此情况下反而会增大电池的阻抗。
优选地，添加剂占电解液的重量的0.01％～0.08％、0.1％～5％、6％～9％。进一步优选地，双磺酸酯化合物占电解液的重量的0.05％、0.5％、1％、2％、3％、8％。
在一个具体的示例中，电解质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂及双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。
在一个具体的示例中，溶剂包括环型溶剂以及线型溶剂。
在一个具体的示例中，环型溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙酸苯酯、1，4-丁基磺酸内酯及3，3，3-三氟碳酸丙烯酯中的一种或几种；线型溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸丙酯、1，1，2，2-四氟乙基-2，2，3，3-四氟丙基醚、2，2-二氟乙基乙酸酯、2，2-二氟乙基丙酸酯及2，2-二氟乙基碳酸甲酯中的一种或几种。
本发明一实施例提供了一种储能装置，储能装置的电解液中的添加剂为上述双磺酸酯化合物。
在其中一个实施例中，储能装置为锂离子电池或超级电容器。
在一个具体的示例中，储能装置的正极材料包括Li1+a(NixCoyM1-x-y)O2、Li(NipMnqCo2-p-q)O4及LiMh(PO4)m中的一种或几种；其中0≤a≤0.3，0≤x≤1，0≤y≤1，0＜x+y≤1；0≤p≤2，0≤q≤2，0＜p+q≤2；0＜h＜5，0＜m＜5；M为Fe、Ni、Co、Mn、Al或V。
在一个具体的示例中，储能装置的负极材料包括金属锂、锂合金、碳、硅基负极材料及锡基负极材料中的一种或几种。
本实施例中储能装置的电解液中的添加剂为上述双磺酸酯化合物，由于双磺酸酯化合物作用，储能装置负极表面能形成稳定的SEI膜，正极表面钝化，并且双磺酸酯化合物能够抑制直流内阻的增加，从而使得上述储能装置具有良好的高温性能和低温性能。该储能装置具有良好的高温性能和低温性能，在高温和低温条件下，存储或使用，均具有良好的容量保持率。
以下是具体实施例。
1、组装锂离子电池。
实施例1
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅴ)所示。
Figure BDA0002211645010000101
式(Ⅴ)中双磺酸酯化合物的制备方法为：在氮气保护氛围下，室温下，将对苯二酚、甲苯、三乙胺加入到反应釜中，然后在0℃～10℃下，将第一磺酰卤化物(R2为三氟甲基，X1为氟原子)以及第二磺酰卤化物(R3为三氟甲基，X2为氟原子)加入反应釜。将反应温度调节为40℃～45℃；反应时间为8h～10h。
其中第一磺酰卤化物与第二磺酰卤化物的物质的量相等，并且二者的物质的量之和与对苯二酚的物质的量的比例为2：1。第一磺酰卤化物与第二磺酰卤化物的物质的量之和与三乙胺的物质的量的比例为1：1。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液的重量的1％；电解质为六氟磷酸锂，电解质占电解液的重量的13％；溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例2
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅴ)所示。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液的重量的0.5％；电解质为六氟磷酸锂，电解质占电解液的重量的13％；溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例3
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅵ)所示。
Figure BDA0002211645010000111
式(Ⅵ)中双磺酸酯化合物的制备方法为：在氮气保护氛围下，室温下，将对苯二酚、甲苯、三乙胺加入到反应釜中，然后在0℃～10℃下，将第一磺酰卤化物(R2为氟原子，X1为氟原子)以及第二磺酰卤化物(R3为氟原子，X2为氟原子)加入反应釜。将反应温度调节为43℃～50℃；反应时间为1h～4h。
其中第一磺酰卤化物与第二磺酰卤化物的物质的量相等，并且二者的物质的量之和与对苯二酚的物质的量的比例为2：1。第一磺酰卤化物与第二磺酰卤化物的物质的量之和与三乙胺的物质的量的比例为1：1。
式(Ⅵ)中双磺酸酯化合物的核磁共振氟谱图如图1所示，19F-NMR(400MHz，氘代DMSO)，δ39.2ppm(s，2F)。
式(Ⅵ)中双磺酸酯化合物的核磁共振氢谱图如图2所示，1H-NMR(400MHz，氘代DMSO)，δ7.9ppm(s，4H)。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液的重量的1％；电解质为六氟磷酸锂，电解质占电解液的重量的13％；溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例4
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅵ)所示。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液的重量的10％；电解质为六氟磷酸锂，电解质占电解液的重量的13％；溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例5
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅵ)所示。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液的重量的1％；电解质为六氟磷酸锂，电解质占电解液的重量的13％；溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2；负极材料为硅碳复合材料；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例6
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅵ)所示。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液重量的1％；电解质为六氟磷酸锂，电解质占电解液的重量的13％；溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例7
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅵ)所示。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液的重量的1％；电解质为六氟磷酸锂，电解质占电解液的重量的18％；溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例8
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅴ)所示。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液重量的1％；电解质为六氟磷酸锂，电解质占电解液的重量的13％；溶剂为碳酸乙烯酯和2，2-二氟乙基丙酸酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例9
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅴ)所示。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液重量的1％；电解质为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂分别占电解液的重量的10％和3％；溶剂为碳酸乙烯酯和2，2-二氟乙基丙酸酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
实施例10
(1)本实施例中双磺酸酯化合物的结构式如式(Ⅴ)所示。
(2)组装锂离子电池：
本实施例中，双磺酸酯化合物占电解液重量的1％；电解质为六氟磷酸锂，占电解液的重量的13％；溶剂为3，3，3-三氟碳酸丙烯酯和2，2-二氟乙基乙酸酯按重量比为1:2混合而成的溶剂；正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2；负极材料为人造石墨；隔膜为聚乙烯膜。按照常规方法组装成软包电池。
对比例1
与实施例1相比，对比例1的不同之处在于，电解液中不含双磺酸酯化合物。
对比例2
与对比例1相比，对比例2的不同之处在于，添加剂为占电解液重量的1％的硫酸乙烯酯添加剂。
对比例3
与对比例1相比，对比例3的不同之处在于，添加剂为占电解液重量的1％的1，3-丙烷磺酸内酯添加剂。
2、锂离子电池高低温性能测试。
对实施例1～10、对比例1～3中的锂离子电池进行高低温性能测试，测试方法为：
高温循环性能：将锂离子电池置于45℃的恒温箱中，以1C的电流恒流恒压充电至4.2V，然后以1C的电流恒流放电至3.0V，循环400周，测定锂离子电池的容量保持率。
高温存储性能：将化成后的锂离子电池在常温下用1C电流恒流恒压充至4.2V，测量电池初始容量；然后在60℃环境中储存30天后，以1C放电至3V，再充电至4.2V，测量锂离子电池的容量保持率。
低温放电性能：将化成后的锂离子电池在常温下用1C恒流恒压充至4.2V，测量电池初始容量；然后将电池置于恒温-20℃的恒温箱中，以0.5C放电至2.5V，测量锂离子电池的容量保持率。
测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002211645010000151
由表1可知，实施例1～10中的锂离子电池的高温循环性能、高温存储性能、低温放电性能优于对比例1～3，说明实施例1～10中的电解液添加剂能够有效改善锂离子电池的高温性能和低温性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种双磺酸酯化合物，其特征在于：具有通式(Ⅰ)所示的结构：
Figure FDA0002211643000000011
其中，R1选自碳原子个数为1～6的链状烷基、三元环烷基、四元环烷基、五元环烷基、六元环烷基、苯基、甲苯基、五元杂环基团或六元杂环基团；R2、R3独立的选自氢原子、卤原子、碳原子个数为1～6的烷基或碳原子个数为1～6的卤代烷基。
2.如权利要求1所述的双磺酸酯化合物，其特征在于：R1为三元环烷基、四元环烷基、五元环烷基、六元环烷基、苯基、五元杂环基团或六元杂环基团，与
Figure FDA0002211643000000013
为邻位、间位或对位。
3.如权利要求1中任一项所述的双磺酸酯化合物，其特征在于：R1选自亚甲基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、苯基、呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶或哒嗪。
4.如权利要求1～3中任一项所述的双磺酸酯化合物，其特征在于：R2、R3独立的选自氢原子、氟原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、异己基、氟代甲基、氟代乙基、氟代丙基、氟代丁基、氟代戊基、氟代己基、氟代异丙基、氟代异丁基、氟代仲丁基、氟代叔丁基、氟代异戊基或氟代异己基。
5.如权利要求1～3中任一项所述的双磺酸酯化合物，其特征在于：R2、R3独立的选自三氟甲基、三氟乙基、三氟丙基、三氟丁基、三氟戊基、三氟己基、三氟异丙基、三氟异丁基、三氟仲丁基、三氟叔丁基、三氟异戊基或三氟异己基。
6.一种如权利要求1～5中任一项所述的双磺酸酯化合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
在保护气体氛围下，将具有通式Ⅱ的双羟基化合物、具有通式Ⅲ的第一磺酰卤化物以及具有通式Ⅳ的第二磺酰卤化物在加有碱的溶剂中反应，
HO-R1-OH (Ⅱ)
Figure FDA0002211643000000021
其中，X1、X2独立的选自卤原子；反应温度为-50℃～100℃；反应时间为0.1h～24h。
7.如权利要求6所述的双磺酸酯化合物的制备方法，其特征在于：所述第一磺酰卤化物与所述第二磺酰卤化物的物质的量之和与所述双羟基化合物的物质的量的比例为(0.5～5)：1；所述第一磺酰卤化物与所述第二磺酰卤化物的物质的量之和与所述碱的物质的量的比例为1：(0.5～3)。
8.如权利要求6～7中任一项所述的双磺酸酯化合物的制备方法，其特征在于：所述碱为氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钙、吡啶、吡咯、咪唑、三甲胺及三乙胺中的一种或几种；和/或，
所述溶剂为甲苯、二氯乙烷、乙腈、二甲基亚砜及丙酮中的一种或几种。
9.一种电解液，其特征在于：包括电解质、溶剂以及添加剂，所述添加剂为如权利要求1～5中任一项所述的双磺酸酯化合物。
10.如权利要求9所述的电解液，其特征在于：所述电解质占所述电解液的重量的5％～20％。
11.如权利要求9～10中任一项所述的电解液，其特征在于：所述添加剂占所述电解液的重量的0.01％～10％。
12.如权利要求9～10中任一项所述的电解液，其特征在于：所述电解质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂及双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。
13.如权利要求9～10中任一项所述的电解液，其特征在于：所述溶剂包括环型溶剂以及线型溶剂。
14.如权利要求13所述的电解液，其特征在于：所述环型溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙酸苯酯、1，4-丁基磺酸内酯及3，3，3-三氟碳酸丙烯酯中的一种或几种；所述线型溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸丙酯、1，1，2，2-四氟乙基-2，2，3，3-四氟丙基醚、2，2-二氟乙基乙酸酯、2，2-二氟乙基丙酸酯及2，2-二氟乙基碳酸甲酯中的一种或几种。
15.一种储能装置，其特征在于：所述储能装置的电解液中的添加剂为如权利要求1～5中任一项所述的双磺酸酯化合物。
16.如权利要求15所述的储能装置，其特征在于：所述储能装置为锂离子电池或超级电容器。
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